草莓果生炭疽菌LysM效应子CfLysM2的致病功能分析

2023-06-05 17:27余永婷李水根方献平张昊安海山张学英张丽勍
植物保护 2023年3期
关键词:侵染结构域草莓

余永婷 李水根 方献平 张昊 安海山 张学英 张丽勍

摘要

果生炭疽菌Colletotrichum fructicola侵染引起的草莓炭疽病是草莓生產中的重要病害。前期研究发现一个在果生炭疽菌侵染阶段高表达的含LysM结构域的候选效应子CfLysM2。为进一步研究CfLysM2的致病功能,运用同源重组方法构建CfLysM2缺失突变株ΔCfLysM2和回补菌株CfLysM2c。致病力测定结果表明,接种后15 d,ΔCfLysM2接种的草莓叶片病情指数显著下降。荧光定量PCR分析表明CfLysM2基因在果生炭疽菌接种草莓叶片后24 h相对表达量最高。利用转录组技术对野生型菌株(wildtype strain, WT)和ΔCfLysM2接种后24 h的草莓叶片样品进行比较分析,获得差异表达基因109个。CfLysM2的缺失导致宿主代谢途径尤其是次生代谢物生物合成通路的激活,说明CfLysM2可能在果生炭疽菌侵染草莓过程中通过靶向黄酮醇合成酶等代谢相关基因,抑制植物次生代谢产物合成及其介导的抗真菌免疫,保证其顺利侵染。该研究为揭示CfLysM2机理及对果生炭疽菌和草莓互作研究奠定了理论基础。

关键词

果生炭疽菌; LysM 结构域; 致病性; 转录组

中图分类号:

S 436.68

文献标识码: A

DOI: 10.16688/j.zwbh.2022074

Functional analysis of the LysM effector CfLysM2 in the pathogenicity of Colletotrichum fructicola on strawberry

YU Yongting1, LI Shuigen1, FANG Xianping1, ZHANG Hao2, AN Haishan1,

ZHANG Xueying1*, ZHANG Liqing1*

(1. Forest & Fruit Tree Research Institute, Shanghai Academy of Agriculture Sciences, Shanghai Key Laboratory

of Protected Horticultural Technology, Shanghai 201403, China; 2. Institute of Plant Protection,

Chinese Academy of Agriculture Sciences, Beijing 100193, China)

Abstract

Strawberry anthracnose caused by Colletotrichum fructicola is an important disease in strawberry production. A candidate effector CfLysM2 containing LysM domain highly expressed during the infection of Colletotrichum fructicola was identified in the previous study. To further study the pathogenic function of CfLysM2, a CfLysM2 deletion mutant ΔCfLysM2 and a complementary strain CfLysM2c were constructed by homologous recombination. The results of pathogenicity assay showed that the disease index decreased significantly 15 days post inoculation with the mutant strain. Realtime quantitative PCR analysis showed that the relative expression of CfLysM2 was the highest 24 h post infection by C.fructicola in strawberry leaves. The transcriptome technology was used to compare and analyze strawberry leaf samples 24 h after inoculation of wildtype strain and mutant strain ΔCfLysM2, respectively. The results showed that there were 109 differentially expressed genes. Knockout of CfLysM2 led to the activation of host metabolic pathways, especially the biosynthetic pathway of secondary metabolites, indicating that CfLysM2 might inhibit the synthesis of plant secondary metabolites

and metabolitemediated antifungal immunity to ensure its successful infection by targeting metabolismrelated genes such as flavonol synthase during infection.  This study lays a theoretical foundation for revealing the functional mechanism of CfLysM2 and for the study of the interaction between C.fructicola and strawberry.

Key words

Colletotrichum fructicola; LysM domain; pathogenicity; transcriptome

草莓Fragaria×ananassa Duch.属蔷薇科草莓属多年生草本植物,是我国传统的优秀果品之一[1]。然而,草莓病害一直制约草莓产业的发展,草莓炭疽病在我国乃至世界各地的草莓主产区一直是制约草莓产业持续稳定发展的主要瓶颈。草莓炭疽病指由炭疽菌属Colletotrichum spp.真菌引起的草莓病害。在我国草莓生产中,炭疽病危害严重的年份直接导致草莓减产50%~80%,甚至绝产[2]。团队前期研究结果表明果生炭疽菌 Colletotrichum fructicola为华东地区草莓炭疽病菌的优势种[3]。

细胞溶解酶基序(lysin motif, LysM)最初在芽胞杆菌噬菌体的溶菌酶中发现[4]。LysM结构域存在于原核生物和真核生物的蛋白质中[5],由大约 40个氨基酸残基组成[6]。在真核生物的 LysM 结构域中存在多个半胱氨酸残基和二硫键,以维持蛋白质的结构稳定性[7]。迄今为止,已在真菌中鉴定出783种含LysM的蛋白[8]。

效应子是病原菌分泌的,通过干扰寄主植物细胞的活动来促进病原菌成功侵染和定殖的一类外泌型蛋白分子[9]。含有LysM结构域的效应子被称为LysM效应子。几丁质 (chitin) 是真菌细胞壁的重要组分之一,病原真菌在侵染寄主植物过程中释放的几丁质寡糖是重要的病原相关分子模式(pathogenassociated molecular patterns),能够被寄主植物细胞膜表面的受体识别并激发寄主植物的先天免疫反应。病原真菌则分泌LysM效应子,通过竞争性结合游离几丁质寡糖,阻断其与寄主植物受体结合等手段,抑制几丁质诱导的寄主植物免疫反应[1011]。该机制在番茄叶霉Cladosporium fulvum中已经得到了充分的研究:番茄叶霉在侵染过程中分泌具有无脊椎动物几丁质结合域 (CBM14) 的效应子 Avr4,结合番茄叶霉自身细胞壁几丁质,从而保护菌丝免受番茄几丁质酶的水解[12]。此外,番茄叶霉分泌的效应子Ecp6含有3个 LysM结构域,能够结合几丁质抑制其诱导的植物免疫。Ecp6 的晶体结构显示其3个 LysM 结构域中的2个通过底物诱导的内链二聚化(intrachain dimerization)建立了具有超高几丁质结合亲和力的凹槽,使 Ecp6 能够与植物受体竞争结合几丁质[13]。此外,LysM 效应子也被证明是病原真菌致病过程中的关键因素。不同真菌中LysM效应子的功能也不尽相同。小麦壳针孢叶枯菌 Mycosphaerella graminicola LysM效应子在病原菌的定殖过程中发挥作用[14]。希金斯炭疽菌Colletotrichum higginsianum LysM效应子ChELP1和ChELP2能够控制附着胞的形成[15]。大丽轮枝菌Verticillium dahliae VdLs17菌株中的LysM 效应子基因VDAG_05180的缺失能够导致菌株对番茄的致病力显著下降[16]。

目前对果生炭疽菌致病相关基因已有研究,但其致病机理仍不清楚,尚未见果生炭疽菌LysM效应子的相关报道。研究组在前期工作的基础上筛选获得一个在果生炭疽菌侵染阶段高表达的候选效应子CfLysM2[17]。本研究拟以CfLysM2基因为研究对象,通过构建CfLysM2缺失突变菌株(ΔCfLysM2),比较分析了野生型菌株(wildtype strain, WT)和ΔCfLysM2侵染的草莓叶片的转录组,观察二者侵染后草莓叶片在代谢途径和防御反应上的差异,旨在揭示果生炭疽菌侵染宿主过程中,CfLysM2通过何种途径影响果生炭疽菌草莓互作,进一步影响果生炭疽菌致病性的机制。

1 材料与方法

1.1 试验材料

果生炭疽菌Colletotrichum fructicola 野生型菌株SH01由上海市農业科学院林木果树研究所保存。构建敲除载体和回补载体的pKHKO和pKN质粒由中国农业科学院植物保护研究所张昊副研究员惠赠。植物材料为草莓栽培品种‘红颜。

PDA培养基:马铃薯 200 g,葡萄糖 20 g,琼脂粉 20 g,定容到 1 L。CMC 培养基:羧甲基纤维素钠15 g,磷酸二氢钾 1 g,七水合硫酸镁 0.5 g,硝酸铵 1 g,酵母提取物 1 g,加蒸馏水到 1 L。TB3 培养基:酵母提取物 3 g,酪氨酸水解蛋白 3 g,蔗糖 200 g,加蒸馏水到 1 L。以上培养基均经高压灭菌,室温保存。

1.2 试验方法

1.2.1 CfLysM2基因序列分析

利用SMART(http:∥smart.emblheidelberg.de/)在线生物信息学工具对CfLysM2效应子的结构域进行分析。通过UNIPROT(https:∥www.uniprot.org/)在线网站中的BLAST工具获得其他病原真菌的LysM效应子的氨基酸序列。利用MEGA 7.0.26软件中的邻接法(neighborjoining method, NJ)构建系统发育树。

1.2.2 CfLysM2基因的敲除与回补

利用E.Z.N.A.Fungal DNA Kit(Omega,美国)提取果生炭疽菌基因组DNA。以果生炭疽菌菌株的 DNA 为模板采用上游序列扩增引物(L2UF/L2UR),下游序列扩增引物(L2DF/L2DR),分别扩增出900 bp 的上游片段和 900 bp 的下游片段。引物序列见表1。在 USER 酶的作用下,将上游片段连接到敲除载体 pKHKO 的 BamH Ⅰ/EcoR Ⅰ位点上,下游片段连接到 pKHKO 质粒的 Xho Ⅰ/Kpn Ⅰ位点上。从而得到CfLysM2基因的敲除载体。将敲除载体用内切酶线性化,转化至果生炭疽菌野生型菌株的原生質体中。原生质体的制备及转化参照Desmond等[18]的方法。转化子在潮霉素浓度为100 μg/mL 的PDA培养基上筛选。提取抗性转化子基因组DNA,分别用引物 CfL2OF/CfL2OR检测目的基因CfLysM2;引物 H850/H852检测替代CfLysM2基因的潮霉素基因(Hph) ;引物CfL2TF/H850检测重组左臂;引物 H852/CfL2TR检测重组右臂。

分析CfLysM2 基因序列,设计引物CfL2F/CfL2R(表1),以野生型菌株的基因组DNA为模板进行PCR 扩增,获得带有 KpnⅠ和BamHⅠ位点的3 309 bp的片段,其中510 bp为CfLysM2基因的ORF序列。

PCR 产物纯化后用KpnⅠ/BamHⅠ双酶切,酶切产物连接到同样经KpnⅠ/BamHⅠ 双酶切的pKN 中,获得CfLysM2的回补载体。将回补载体用内切酶线性化后转化到由CfLysM2 敲除突变体制备的原生质体中,利用G418抗性PDA培养基筛选,以抗性转化子的基因组DNA为模板,用引物 CfL2OF/CfL2OR进行 PCR 验证,能扩增出CfLysM2完整ORF的抗性转化子为回补菌株CfLysM2c。

1.2.3 果生炭疽菌对草莓的致病性测定

参照柯智健等[19]的方法配制孢子悬浮液,将浓度为106个/mL的果生炭疽菌野生型菌株SH01、突变菌株ΔCfLysM2和回补菌株CfLysM2c的分生孢子悬浮液(含0.05% tween20)用喷雾器均匀喷洒到草莓植株‘红颜叶片上,直至雾滴滴下为止,各菌株分别接种10株,3次重复。以含有0.05% tween20的无菌水为对照。覆膜黑暗28℃保湿24 h后于光周期L∥D=12h∥12h,相对湿度大于80%的条件下培养。接种后15 d调查叶片的发病情况。病情分级参考Wang等[20](表2)。

病情指数(DI)=[∑(各级发病株数×病级值)/(最高发病级值×调查株数)]×100。

利用Excel 2016和SAS软件对试验数据进行汇总、处理和分析,通过单因素方差分析和LSD法比较草莓植株接种野生型菌株、ΔCfLysM2和CfLysM2c后病情指数的差异,结果用Excel 2016作图。

1.2.4 病原菌侵染过程中CfLysM2基因表达量变化

以果生炭疽菌野生型菌株接种草莓‘红颜叶片,采集接种后0、6、12、24、48 h和72 h叶片组织,液氮速冻后于-80℃保存备用。利用植物总RNA提取试剂盒(天根,中国)提取叶片总RNA,用RNA反转录试剂盒(全式金,中国)反转录成cDNA作为荧光定量PCR模板。依据基因CDS区序列,利用软件Primer 5.0设计引物CfLysM2F/CfLysM2R(表1)。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。以果生炭疽菌βactin基因为内参基因,按照SYBR Premix Ex Taq Kit (TaKaRa,中国)说明书进行荧光定量PCR,用相对阈值法(2-ΔΔCt)计算侵染后不同时期组(6、12、24、48 h和72 h)与对照组(0 h)中CfLysM2基因表达差异,使用软件GraphPad Prism 5分析并作图。

1.2.5 样品准备

用果生炭疽菌野生型菌株及ΔCfLysM2的分生孢子悬浮液(106个/mL)分别接种草莓植株各10株,设置3次生物學重复。分别采集接种后24 h的草莓叶片,液氮速冻后保存于-80℃,用于转录组测序及差异表达基因的验证。

1.2.6 RNA提取及文库构建和测序

采用TRIzol法(Invitrogen 公司)分别提取1.2.5准备的草莓叶片样本总RNA。利用Nanodrop 2000检测RNA的浓度和纯度,琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性,Agilent 2100测定RIN值。文库构建及测序工作均委托上海美吉生物医药科技有限公司完成。使用美吉生物云平台完成数据分析。

1.2.7 转录组数据质控及序列比对分析

对原始测序数据进行过滤得到高质量的测序数据(clean data)。使用TopHat2 软件(http;∥tophat.cbcb.umd.edu/)[21]将质控后的数据,即clean data(reads)与草莓参考基因组(https:∥www.rosaceae.org/species/fragaria_x_ananassa/genome_v1.0.a1)进行比对分析,获得用于后续分析的mapped data(reads),同时对本次测序的比对结果进行质量评估。

1.2.8 差异基因筛选

利用软件RSEM对转录本的表达量进行分析,定量指标为TPM(transcripts per million)值,以转录本的条数为计算单位。同组重复样本的最终表达量为所有重复样本数据的平均值。

使用基于负二项分布的DESeq2软件进行分析,以|fold change|≥2和Padj<0.05为筛选条件得到差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)。

1.2.9 功能注释和富集分析

采用软件 Goatools(https:∥github.com/tanghaibao/GOatools)[22]对差异基因进行GO富集分析,使用Fisher 精确检验得到P值,采用BH检验进行较正,当经过校正的 P 值(Padj)<0.05时,认为此GO功能存在显著富集情况。

将差异基因与 KEGG数据库进行比对,默认当P值(P value_uncorrected)<0.05时, 认为此KEGG通路存在显著富集情况。

1.2.10 差异表达基因的RTqPCR验证

以1.2.5准备的草莓叶片为材料提取RNA,选取6个差异表达基因进行RTqPCR验证,包括2个显著差异表达的次生代谢相关基因,黄酮醇合成酶基因

(FLS)和过氧化物酶12基因(POX12)。用目的基因ID检索蔷薇科基因组数据库GDR(https:∥www.rosaceae.org/),获得目的基因序列。草莓actin基因作为内参基因。引物设计及RTqPCR方法同1.2.4。每份样品3次生物学重复。使用软件GraphPad Prism 5分析并作图。

2 结果与分析

2.1 CfLysM2生物信息学分析

利用SMART网站预测CfLysM2的结构域,发现其在N端(第51至95位,122至166位)具有2个典型的LysM结构域(图1a)。对CfLysM2 的氨基酸序列

及其同源序列的系统进化树分析发现, LysM2在炭疽菌属内相对保守,与同属的胶孢炭疽菌C.gloeosporioides Cg14 LysM2氨基酸序列的一致性为99%,与同属的杨柳炭疽菌C.salicis、瓜类炭疽菌C.orbiculare、油茶炭疽病菌C.fioriniae、大豆炭疽

2.2 CfLysM2基因的敲除及回补

CfLysM2敲除、回补菌株构建策略如图2a所示,野生型菌株仅能扩增出CfLysM2基因,以左右臂和Hph基因引物扩增无法获得目的条带(图2b);将敲除载体线性化后转入以果生炭疽菌野生型菌株制备的原生质体中,共获得40个转化子,其中27号转化子利用引物CfL2OF/CfL2OR不能扩增出CfLysM2基因目的条带,而利用引物CfL2TF/H850、 H852/CfL2TR和H850/H852能够分别扩增出目的条带(图2c)。由此确定第27号转化子为敲除突变体,并将其命名为ΔCfLysM2。将回补载体pKNCfLysM2转化到以敲除突变体ΔCfLysM2制得的原生质体中,经潮霉素培养筛选后,共得到20个转化子。利用CfL2OF/CfL2OR引物对转化子进行PCR鉴定,其中3号转化子可以扩增出CfLysM2的ORF片段510 bp(图2d),由此证明回补菌株构建成功,并将其命名为CfLysM2c。

2.3 CfLysM2基因的缺失影响果生炭疽菌的致病性

将野生型菌株、突变菌株ΔCfLysM2和回补菌株CfLysM2c采用喷雾法分别接种至草莓植株,接种后15 d,ΔCfLysM2的致病力明显减弱,病情指数显著低于野生型菌株和CfLysM2c(P< 0.05)(图3),说明CfLysM2的缺失对果生炭疽菌的致病力造成了一定影响。

2.4 CfLysM2基因的表达分析

采用RTqPCR研究CfLysM2基因在接种后0、6、12、24、48 h和72 h的表达水平。 结果(图4)显示,CfLysM2基因在接种后24 h表达量达到最高,24 h后开始下调。因此选取野生型菌株和突变菌株ΔCfLysM2接种草莓叶片后24 h的样本进行后续转录组测序。

2.5 转录组测序数据分析

通过RNAseq技术对果生炭疽菌野生型菌株

和ΔCfLysM2分别接种草莓叶片后24 h的6个样品(WT1,WT2,WT3和LM21,LM22, LM23)进行分析。各样品用于组装的测序数据Q30均高于94%。本次转录组测序结果可满足后续组装分析

的质量要求。将序列进行拼接和分析,与参考基因组比对,获得用于后续表达量计算等的 mapped data(reads)(表3),与6大数据库(NR、

SwissProt、Pfam、EggNOG、GO和KEGG)进行比对,获得基因的注释信息。

2.6 差異表达基因的GO分析结果

比较野生型菌株和ΔCfLysM2侵染草莓叶片转录本,共筛选出109个差异表达基因。以接种野生型菌株24 h后的草莓叶片为对照,其中上调表达基因的有79个(其中上调倍数最多的达233倍),下调表达的基因有30个(其中下调倍数最多的达167倍)。将差异表达基因进行GO功能分类,本研究中野生型菌株和ΔCfLysM2接种草莓叶片后24 h差异表达基因按GO功能分类归为3类基因集:生物过程(biological process)、分子功能(molecular function)、细胞组分(cellular component)(图5)。在所有类别中,催化活性、代谢过程和结合3个类别是含有差异表达基因最多的3类。在各个类别中,生物过程方面主要富集在代谢过程、细胞过程、定位;细胞组分方面主要富集在细胞组分、膜组分;分子功能方面主要富集在催化活性、结合等功能类别。

2.7 差异表达基因的KEGG分析结果

对差异表达基因进行 KEGG功能分类,野生型菌株和ΔCfLysM2分别接种草莓叶片后24 h的差异表达基因中,共47个差异表达基因注释到10个KEGG通路。KEGG总共有3类基因集,分别描述基因参与的代谢(metabolism)、遗传信息处理(genetic information processing)和生物系统(organismal systems)(图6)。与野生型菌株相比,ΔCfLysM2侵染草莓叶片后,上调基因占所有差异表达基因的87%(41/47),在所有上调基因中,代谢相关基因占所有差异表达基因的93%(38/41),说明果生炭疽菌侵染草莓叶片后,CfLysM2广泛抑制了宿主的代谢途径。在所有上调的代谢基因中,次生代谢途径中的其他次生代谢物生物合成(biosynthesis of other secondary metabolites),萜类和聚酮类化合物代谢(metabolism of terpenoids and polyketides)是包含差异表达基因最多的两大类别,占所有上调基因的54%(22/41)。除此之外,氨基酸代谢(amino acids metabolism)和其他氨基酸代谢(metabolism of other amino acids)中富集的差异表达基因仅次于次生代谢类别,占所有上调基因的24%(10/41)。另外,与野生型菌株相比,ΔCfLysM2侵染草莓叶片后,下调基因仅占所有差异表达基因的13%(6/47),分别在环境适应、翻译、辅助因子和维生素代谢、聚糖生物合成和代谢类别中富集,其中,聚糖生物合成和代谢仅富集到下调基因,说明CfLysM2在果生炭疽菌侵染过程中除了广泛抑制次生代谢、氨基酸代谢之外,还能一定程度上激活特异性次生代谢通路。

2.8 差异基因荧光定量PCR验证

选取6个差异表达基因对转录组结果进行RTqPCR验证,包括2个显著差异表达的次生代谢

相关基因FLS和POX12。其他4个基因分别为:β1,3葡聚糖酶基因(βGlu),是一种主要存在于植物

中的水解酶,能催化真菌细胞壁的重要成分葡聚糖的水解;WRKY70和WRKY53是WRKY转录因子家族的成员,在植物抗病免疫的茉莉酸和水杨酸信号传导中发挥重要作用;CYP(71B34like)是细胞色素P450酶超家族成员之一,细胞色素P450酶广泛存在于哺乳动物、植物、真菌等中,参与多种代谢途径,合成的许多次生代谢物能够保护植物应对各种生物和非生物胁迫。结果(图7)显示,选取的6个差异基因的表达情况与转录组测序结果一致,说明转录组分析结果可靠。

3 结论与讨论

本研究在前期工作基础上,研究了果生炭疽菌侵染草莓过程中上调表达的候选效应子CfLysM2的致病功能。CfLysM2效应子具有典型的信号肽序列和2个LysM保守结构域,不含任何跨膜结构域。同源性比对分析发现,不同病原菌中的LysM具有一定的同源性,但差异较大。CfLysM2与同属的胶孢炭疽菌的LysM的一致性最高,为99%,与不同种属LysM一致性相对较低,仅有60.1%~64.4%。根据同源重组成功获得了CfLysM2的突变菌株ΔCfLysM2及回补菌株CfLysM2c。致病性测定结果表明,ΔCfLysM2的致病力与野生型菌株和回补菌株CfLysM2c相比明显减弱。RTqPCR检测结果显示,该基因在果生炭疽菌侵染草莓叶片后的24 h相对表达量最高,推测CfLysM2可能在果生炭疽菌侵染的早期阶段发挥作用。取野生型菌株和ΔCfLysM2接种草莓叶片后24 h的样本进行转录组测序,共筛选出109个差异表达基因。GO分析显示,差异基因显著富集在催化活性、代谢过程和结合3个类别,其中,次生代谢物生物合成和氨基酸代谢通路中上调基因显著富集。

植物次生代謝由初生代谢衍生而来,初生代谢合成碳水化合物、核酸、 蛋白质等初生代谢产物。初生代谢产物在特定酶的作用下转化为次生代谢产物,这一过程被称为次生代谢。次生代谢产物多是分子结构较复杂的化合物,如萜类化合物、抗生素、生物碱等[23]。尽管次生代谢产物是植物非必需小分子化合物,但其是植物与环境中生物和非生物因素长期共存进化的结果。在应对环境胁迫、病原微生物侵染等过程中起重要作用[2425]。本研究中,转录组学KEGG分析结果显示,CfLysM2基因敲除后次生代谢物质的生物合成、萜类和聚酮类化合物代谢是上调转录本最多的两大类别,说明CfLysM2可能在抑制植物次生代谢生物合成过程中发挥关键作用。

在所有植物次生代谢产物中,黄酮类化合物是植物抵御外界恶劣环境、微生物侵害等过程中形成的一大类次生代谢产物,目前已发现4 000多种黄酮类化合物,分为黄酮醇、黄酮、异黄酮和花色素苷[26]。其中,黄酮醇的生物合成过程中需要苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸4羟化酶(C4H)、4香豆酸辅酶A连接酶(4CL)、查尔酮合成酶(CHs)、黄酮醇合成酶(FLS)等多个酶的共同参与。FLS是黄酮醇生物合成最后一步的关键限速酶[27]。本研究中,转录组差异表达基因中上调倍数最高的是黄酮醇合成酶基因(233倍),表现为极其显著上调,说明CfLysM2可能通过抑制黄酮醇合成酶活性,抑制次生代谢产物黄酮醇的合成,帮助真菌侵染。

除了次生代谢相关基因之外,植物过氧化物酶(peroxidase,POX)也被广泛认为在植物应对病原侵染过程中发挥关键作用,POX是病原菌侵染寄主植物后诱导的一类病原相关(pathogenesisrelated,PR)蛋白,除此之外,POX还在激素调节、活性氧代谢、细胞壁形成过程中发挥关键作用[28]。本研究鉴定到的差异表达基因中除了黄酮醇合成酶,还鉴定到POX12基因显著上调(191倍),由于POX在细胞中发挥多种功能,因此CfLysM2调控POX的具体机制有待进一步研究。

本研究运用转录组学技术,对野生型菌株和突变菌株ΔCfLysM2分别侵染后草莓叶片的转录组进行比较,发现CfLysM2的敲除导致宿主代谢途径,尤其是次生代谢物生物合成通路的激活,说明CfLysM2可能在果生炭疽菌侵染草莓过程中通过靶向黄酮醇合成酶、7甲基黄嘌呤合成酶等基因,抑制植物次级代谢产物合成及其介导的抗真菌免疫,保证其顺利侵染。该结果为揭示CfLysM2机理及对果生炭疽菌和草莓互作研究奠定了理论基础。

参考文献

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(責任编辑:杨明丽)

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